家用电器中的电视机、音响设备、计算机、手机充电器等电子设备内电路都是电子电路,而电子电路属于弱点电路,必须采用直流电为供电电源,然而我们平时都是直接将电源线插头插入220v的插座中使用,这是为什么呢?这是因为在这些电子设备的内部,有一个专门的电路将交流电变为直流电,完成这一转变功能的电路就是整流电路。在一般的电子设备中其供电转变过程如图:
一般电子设备供电转变过程
整流电路的工作原理及作用
电路波形观察
从图中可以看出:
(1)变压器T是将220v的交流市电电压进行降压,变为较低的交流电压ui(几伏到几十伏)
(2)ui经过二极管Vd,再经过RL形成回路
(3)用示波器观察A点的波形(没经过二极管),显示是一个低压的正弦交流电
(4)用示波器观察b点的波形(经过二极管以后的波形,及RL两端电压的波形),显示是一个只有正半周的脉动的直流电压波形。
这说明二极管vd在电路中起到了转变作用,Vd实际上是一只整流作用的二极管,称为整流二极管。
因此整流电路的作用:将交流电转变成脉动的直流电。
整流电路的工作原理
电路中的二极管Vd是怎样将大小,方向都变化的交流电变成只有正半周(方向不变)的脉动直流电呢?
整流电路工作原理
变压器次级电压为u2=√2sinwt,当它为正半周时二极管Vd正极电位高于负极电位Vd正向偏置而导通,有电流流过RL,产生输出电压uo;档U2为负半周时,二极管V的正极电位低于负极电位,Vd反偏而截至,无电流流过Rl,此时U2全部加在Vd上(Vd承受的反向反向工作电压为U2),如此循环就在Rl上得到了一个只有正半周的脉动直流电。
因此,二极管的工作原理就是:利用二极管的单向导电性将交流电变成脉动的直流电。
常规整流电路
整流电路有半波整流,全波整流和桥式整流几种,现在常用的是半波整流电路和桥式整流电路
常规整流电路
半波整流电路和桥式整流电路的输入输出电压波形图
工作过程及电流流动路线:
半波整流:U2为正半周时,a端正,b端负,Vd正偏导通,电流流过Rl。电流流过的路线为:a点——Vd——Rl——b点——线圈;U2为负半周时a端负,b端正Vd反偏截至,无电流流过Rl。只有正半周才有电流流过Rl,所以称为半波整流。
桥式整流:U2为正半周时,a端正,b端负,Vd2,Vd4正偏导通,Vd1,Vd3反偏截止,电流流过的路线为::a点——Vd2——Rl——Vd4——b点;U2为负半周时,a端负,b端正,Vd1,Vd3正偏导通,Vd2,Vd4反偏截止,电流流过的路线为:b点——Vd3——Rl——Vd1——a点。正半轴和负半周都有电流流过Rl,且都是从上端流向下端,所以称为桥式整流,也称为全波整流。
半波整流电路输出电压的估算:Uo=0.45U2。
桥式整流电路输出电压的估算:Uo=0.9U2。
半波整流电路输出电流的估算:Io=0.45U2/Rl
桥式整流电路输出电流的估算:Io=0.9U2/Rl
整流二极管参数的选用:
半波整流电路:Iom>Io,Urm>√2U2
桥式整流电路:Iom>1/2Io,Urm>√2U2(U2为次级电压的有效值)
特性比较:
半波整流:电路简单(只用了一只二极管),但输出电压的脉动成分大,适用于小电流的场合。
桥式整流:电路复杂(四只二极管),但输出电压的脉动成分小,整流效率高,适用于电流较大的场合